Debounce 電路設計

1. 何謂 Bounce (彈跳)：

所謂的 Bounce 是指我們在按下電源開關時，電壓不會從 0 伏直接升到 VDD 伏。而是在 0 及 VDD 間震盪好幾次，最後才在 VDD 端穩定下來。

一個電子產品若有彈跳現象的話，最常見到的「症狀」是按下一個開關，結果數字跳好幾下。

2. 何謂 Debounce 電路 ??

為了解決彈跳問題，我們設計了 Debounce (反彈跳)電路，Debounce 電路的原理是：我們設定一個 Time Window，當波形能穿過這個 Time Window 時，才切換波形。

假設我們希望開關穩定的時間為 0.001 秒 = 1*10^-3 秒 = 1 ms

3. 如何設計 Debounce 電路 ??

a. 第一種作法：使用 AND 閘
利用 AND 閘來作 Debounce 電路可以在很短的時間之內設計完成，它的優點是簡單易懂。

缺點：
 * 單一 AND 閘之 Delay 相當短，要湊 1ms 可能需要很多的 AND 閘串接
 * 由於我們使用固定數量之 AND 閘，因此其 time window 不可改變，其彈性比較差

b. 第二種作法：使用 NOT 閘加一個超大 AND 閘
利用 NOT 閘來作 Debounce 電路可以在很短的時間之內設計完成，它的優點是簡單易懂。

上述兩種作法最大的缺點有二：
1. 佔空間：如果我們要設計的 debounce 電路之 time window 為 1ms，我們可能要串 1000 個 NOT 閘才能成功，這是相當佔空間的。
2. 沒彈性：如果我們有兩個專案，其中 A 專案的 debounce 時間為 1ms，而 B 專案的 debounce 時間為 1.5 ms，則我們必須針對兩個不同的專案設計出不同的 debounce 電路。

因此這兩種作法是比較差的 debounce 電路。

c. 第三種作法：兼具彈性及省空間的作法 ??
利用 Counter 電路來設計 debounce 電路可以解決上述兩個問題，因此我們可以看實體
電路設計。

low-active  -> 低態動作：輸入為 0 時動作。
high-active -> 高態動作：輸入為 1 時動作。

{a[7:3],b[2:0]}

Blender 物理引擎練習

練習 #1

1. 將系統還原至初始狀態，將 Box 沿 Z 軸移動 5 個單位。
2. 將上面選項由 Blender Render 改為 Blender Game
3. 調整右側視窗，使得 Physics 工具出現
4. 按 RMB 點選 Box，再按 Physics 工具，選擇 Rigid Body，此時底下會出現相對應的參數，我們將 Rigid Body Collisions 中的 Shape 由 Convex Hull 改為 Box。
5. 按 p 可以執行 Game Engine，我們會看到方塊往下掉，按 Esc 回復原狀。
6. 任意旋轉方塊，準備待會使用。
7. 切換至視角 7，新增一個平面，放大 5 倍，此時我們可以打 p 來觀察物理引擎
8.  執行狀態，我們會發現方塊掉進平面中。
9.  將方塊的物理參數改為 static，再執行 p。

練習 #2

1. 將方塊刪除，只留下平面
2. 加入 UV Sphere，將此圓球沿 Z 軸往上移 5 個單位
3. 修改 UV Sphere 之物理特性為 Rigid Body，並按 p 模擬看看，模擬完按 Esc
4. 將平面延伸出一個斜坡，將 UV Sphere 移至斜坡上，並按 p 模擬看看，看 UV Sphere 是否會順著斜坡往下滾，我們可以調整不同視角來觀察其模擬狀態。
6. 加入一個方塊，調整大小準備作骨牌用。將其物理特性設為 Rigid Body，並記得
7. 將 Collision Bounds 設為 Box，然後按 p 模擬看球撞到骨牌的效應。設定完單一個骨牌後，我們可以按 Shift+d 來複製/貼上骨牌。

作業 2

請用骨牌蓋一個 10 層樓高的建築物，用球打倒，球打到前房子不能先垮下來。

練習：

請看底下網頁建立齒輪：
http://www.youtube.com/watch?v=zi6MxMM09Ek

其中的 Extra Mesh 在：
http://wiki.blender.org/index.php/Extensions:2.6/Py/Scripts/Add_Mesh/Add_Extra

如何使用 GPU 來加速 Blender 的運算

1. 需求 - Blender 2.66 版、Nvidia 3D 加速卡、Nvidia 官方驅動程式
2. 
   
3. 設定完 Blender 驅動程式後，請進入 Blender，在選單的： File -> User Preferences (快捷鍵：Ctrl + Alt + U) 呼叫出 User Preferences 視窗，在 System 項目下，將 Compute Device   選擇為 CUDA，選擇完請點選最底下的「Save User Settings」，如此一來即可使用 GPU 來加速 Blender 運算。

fpga 0325 講義

1. 雙向埠的原理及設計
   hw4 -> (VLSI 的 hw8a)
   bufif0 bufif1

2. 四(N)顆並聯的七段顯示器如何驅動 ?

   a. 先將腳位如何驅動七段顯示器量測出來，使用三用電表，切換至二極體模式，然後將腳位列表出來。
   b. 使用掃瞄方式撰寫 verilog code。
          ^^^^

什麼叫掃瞄 ?

假設我們要在四顆並聯的七段顯示器顯示 1234，我們會遇上一個問題是 a0~a3, b0~b3 .. h0~h3 全部都短路在一起，最主要的原因是為了節省腳位，在這種情況之下顯示會變成：

1111
2222
3333
4444
5555
..
依此類推。

如果要顯示 1234 的話，那麼我們要使用掃瞄的技巧，也就是一次點亮一顆七段顯示器，

例如：

1 -> d0 打開

2 -> d1 打開

3 -> d2 打開

4 -> d3 打開

其畫面如

http://www.youtube.com/watch?v=qxGxtjlfhTE

所示。

當掃瞄的速度很快(24 frames/sec)的時候，我們的眼睛會因為視覺暫留的原理誤以為全

部的七段顯示器都是「同時」點亮的。所謂的很快是指每秒有 24 張以上的動畫，以

1 kHz 的掃瞄速度來說，有四個字元，因此每個字元平均一秒掃 250 次，相當足夠。

3. FPGA 常見 I/O 為何 ?

   a. 輸入 - jumper、dip switch、button、keypad

   b. 輸出 - 七段顯示器、LED、矩陣 LED、LCD、VGA

   c. 雙向埠 - Memory

blender 0322 講義

練習 5a

1. 清除方塊，在視角 7 重新建立 plane
2. 進入編輯模式，只刪除面 (only faces)
3. 加入 circle，並按 s，再按 .5 來將半徑縮為 .5
4. 選擇所有端點，按 Alt+f 如此一來即可自動補面
5. 切換至視角 3，將中心圓垂直延伸(e) 1 個單位。
6. 將圓封面，有兩種作法：
   a. 選擇所有圓之端點按 f，將整個圓封個一個面
   b. 選擇所有圓之端點按 Alt+f，將整個圓，以三角形一個面的方式補面
7. 接下來切換至視角 3，並將整個面往上移一個單位。
8. 全選所有端點，按 Shift+d，複製整個面。
9. 將基準點 (pivot Center) 設為 3D Cursor，再按 r 旋 90 度、180 度以及 270
   度來貼上模型。如此一來，我們便封了 4 個面。
10. 切換至視角 1，重複之前選擇、複製、旋轉、貼上的流程，將剩下兩個面補齊。
11. 選擇所有端點，再按 Remove Doubles 按鍵，此時會出現 Removed 24 vertices。

blender 0315 講義

practice 2b

1. 回到視角 7 (xy 平面)，清除 cube。
2. shift + a -> 新增 circle，按 e，按 Esc，按 s，按 0.4 將圓縮小為 0.4
3. 之前步驟請參考上週教學。

practice 2c
1. 進入編輯模式 (TAB)，按 w 叫出視窗，再選 Bevel，或是快捷鍵 Ctrl+B
   可以新增倒角，但此種方式不適用於太複雜之模型，只適用簡單的方塊。

2. 在編輯模式下按 b，再用滑鼠左鍵拉框框可以選擇端點。
   在編輯模式下按 b，再用滑鼠中鍵拉框框可以取消選擇端點。

practice 3
齒輪
渦輪葉片 -> spin 工具


practice 4
動畫

設定動畫格數：


1. 在最底下視窗設定起始頁面為 1 (內定值)，結束頁面為 35。我們可以用 LMB
   切換頁面。

旋轉

1. 請將右側視窗切換至 Object，我們在此可以調整 Rotation 參數。

2. 在第1頁時，按 I 叫出 "Insert Keyframe Menu" 視窗，並選擇 Rotation

3. 以 LMB 移至 35 頁，將方塊旋 360 度，然後按 I 叫出 "Insert Keyframe Menu"
   視窗，並選擇 Rotation

4. 按底下控制按鍵即可撥放動畫。

fpga 0318 講義

作業 3.
  請寫出 VLSI 作業 2 正緣觸發之 D 正反器，要寫以下版本：

a. gate level 版                檔名：dff_gate.v，gate level 版必須使用 XCircuit 畫出正緣觸發 D 正反器之電路圖。
b. rtl level 版 (alway @)       檔名：dff_rtl.v

請撰寫可自我偵測錯誤之 testfixture，並且適用於上述兩個不同版本之 DFF 電路，其輸出為 test_dff.dmp，檔名為 test_dff.v。

p2-6
數字表示：

 8'hec          ->  8'h 指有 8個位元 hex 數字，其值為 ec
16'd2048        -> 16'd 指有16個位元 digital 數字，其值為 2048
  o -> 八進位、b-> 二進元

24'b111111111111111111111111 = 24'b1111_1111_1111_1111_1111_1111


x -> unknown
z -> 高阻抗

# 10 test ok

# 20 test ok

# 30 test fail

p2-11

表 2-2 關鍵字，關鍵字的重要性在於我們不能拿關鍵字來當變數。例如以下寫法很糟糕：

reg if;

因為 if 為關鍵字，使用 if 當變數會有問題。

P3-7

範例 3-3

assign mount = s ? ma : mb;

if s = 1 mount = ma;

if s = 0 mount = mb;

P3-15

assign dbus = (enable == 1) ?  value1: 4'bz;

http://www.cse.psu.edu/~cg577/DOCUMENTS/codingstandards/verilog.html

儘量不要使用巢狀 ? : 來寫程式，以免看不懂，如上述網頁之例子。

P3-9 資料型態

1. 數值 0 1 x z

2. 連接線

3. 暫存器

4. 向量 ?

reg [7:0] a; -> a7a6a5a4a3a2a1a0

                27            s0

reg [0:7] b; -> a0a1 ........ a7

a 跟 b 有何不同 ? (大印地安 V.S. 小印地安)

http://www.prudentman.idv.tw/2007/11/big-endianlittle-endian.html

5. 數字 -> 無號數

6. 參數 -> 有限狀態機

7. 陣列、記憶體 -> 本學期沒有用到

8. 三態 -> 雙向埠